Bài giảng bài sự nở vì nhiệt của vật rắn vật lý 10 (5)

SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN


Vì sao giữa các thanh ray phải để hở một khoảng ?


Bạn có tin
tháp
Epphen có
thể lớn lên
không?

Trên thực thế các
phép đo vào ngày
1/1/1890 và 1/7/1890
cho thấy,trong vòng 6
tháng tháp đã cao hơn
10 cm.!


SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

BÀI 36

I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
a, Thí nghiệm :

ℓ۪

Ở nhiệt độ to (ºC)

chiều dài thanh là ℓo

ℓ۪

Δℓ

Ở nhiệt độ t (ºC) chiều dài thanh
tăng thêm một đoạn Δℓ


I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
b, Kết quả :

Nhiệt kế

Đồng hồ
micromet

- Nhiệt độ ban đầu to = 20(ºC)

- Chiều dài ban đầu là ℓo=500mm
∆t ( 0C)

∆l (mm)

α = l
l0. t
-5

30

0,25

1,67.10

40

0,33

1,65.10 -5

50

0,41

1,64.10 -5

60

0,49

1,63.10 -5

70

0,58

1,66.10 -5

Thanh
đồng


BÀI 36

SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
b, Kết quả :

∆t ( 0C)

∆l (mm)

α = l
l0. t

30

0,25

1,67.10 -5

40

0,33

1,65.10 -5

50

0,41

1,64.10 -5

60

0,49

1,63.10 -5

70

0,58

1,66.10 -5

Với sai số 5% coi như α không thay đổi α = (1,65 0,08).10-5 K-1.


SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

BÀI 36

I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
b, Kết quả :

- Từ biểu thức : α = l

l0. t



l   l0 t   l0  t  t 0 
Hay :

l
 t  
l0

Với ε là độ nở dài tỉ đối của thanh đồng.
t = (t – t0) là độ tăng nhiệt độ của thanh đồng.


BÀI 36

SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
b, Kết quả :

α = l
l0. t

c) làm thí nghiệm với các vật rắn có độ dài và chất liệu khác nhau.
Kết quả thí nghiệm tương tự, nhưng hệ số α có giá trị thay đổi phụ

thuộc vào chất liệu của vật rắn.


SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

BÀI 36

I. SỰ NỞ DÀI
2. Kết Luận:
- Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài.
- Độ nở dài l của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng
nhiệt độ t và độ dài ban đầu l0 của vật đó.

l  l  l0   l0t

(36.3)

Trong đó:
• l là độ nở dài
•t là độ biến thiên nhiệt độ
•  : hệ số nở dài ( 1/K hay K-1 ) phụ thuộc chất
liệu của vật rắn


Hệ số nở dài của một số chất rắn :
Chất liệu

α (K-1)

Nhôm

24.10-6

Đồng

17.10-6

Sắt, thép

11.10-6

Thủy tinh

9.10-6

Thạch anh

0,6.10-6

Inva (Ni-Fe)

0,9.10-6


Ví dụ: Một dây tải điện ở 20oC có độ dài 1800m.
Hãy xác định độ dài của dây tải điện này khi
nhiệt độ tăng lên đến 50oC về mùa hè. Cho biết
hệ số nở dài của dây tải điện là α=11,5.10-6 K-1.
Giải:
Tóm tắt:

t0=200C.
l0=1800m.
t=500C.
α=11,5.10-6 K-1
l =?

Ta có Δl = l – lo= αloΔt
=11,5.10-6.1800.(50-20)
=0,621 (m).
Độ dài của dây tải điện khi
nhiệt độ tăng lên đến 50 0C là :
l = l0 + Δl = 1800,62 m .


BÀI 36

SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

II. SỰ NỞ KHỐI :
 Sự nở khối: sự tăng thể tích của vật rắn khi
nhiệt độ tăng
 Độ nở khối: ΔV=V – Vo=βVoΔt
(36.4)
β : là hệ số nở khối, phụ thuộc chất liệu của vật
rắn, đơn vị 1/K hay K-1

β≈3α


 Lưu ý: công thức ΔV=V – Vo=βVoΔt

cũng áp dụng được cho chất lỏng (trừ nước
ở gần 40C)

Sự nở vì nhệt đặc biệt của nước


BÀI 36

SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

III. Ứng dụng :



Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt: làm
cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi
nhiệt độ thay đổi


- Giữa hai đầu thanh ray phải có khe hở


- Các ống kim loại dẫn hơi nóng hoặc nước nóng
phải có đoạn uốn cong

Để khi ống bị nở dài thì đoạn cong này chỉ biến
dạng mà không bị gãy


- Giữa các nhịp cầu có khoảng cách

BÀI 36

SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

III. Ứng dụng :





Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt: làm
cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi
nhiệt độ thay đổi
Ứng dụng sự nở vì nhiệt của các kim loại khác
nhau để chế tạo băng kép, dùng làm rơ-le đóng
ngắt mạch điện tự động hoặc dùng chế tạo ampe
kế nhiệt, nhiệt kế kim loại ....


Băng kép
Băng kép gồm 2 thanh kim loại
khác nhau như đồng và thép
được tán chặt sát với nhau. Ở
nhiệt độ bình thường băng kép
thẳng. Khi đốt nóng hay làm làm
lạnh băng kép sẽ bị cong đi.

Thanh thép

Thanh đồng


Ứng dụng của băng kép :
dùng làm rơle nhiệt trong bàn là điện


Củng cố
 Câu 1 : Một lọ thuỷ tinh được đậy bằng nút
thuỷ tinh. Nút bị kẹt. Hỏi phải mở nút bằng cách
nào trong các cách sau đây?
A. Hơ nóng nút.
B. Hơ nóng cổ lọ.

C. Hơ nóng cả nút và cổ lọ.
D. Hơ nóng đáy lọ.


Củng cố
 Câu 2: Hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra
khi nung nóng một vật rắn?
A. Khối lượng của vật tăng.
B. Khối lượng của vật giảm.
C. Khối lượng riêng của vật tăng.
D. Khối lượng riêng của vật giảm.



Củng cố
Câu 3: Ở 15oC mỗi thanh ray của đường sắt

dài 12,5m. Hỏi khe hở giữa hai thanh ray
phải có độ rộng tối thiểu là bao nhiêu để
các thanh ray không bị cong khi nhiệt độ
tăng tới 50oC?


Củng cố
Câu 4: Nguyên tắc hoạt động của dụng cụ
nào không liên quan đến sự nở dài vì
nhiệt
A. Băng kép
B. Nhiệt kế kim loại
C. Đồng hồ bấm dây

D. Ampe kế nhiệt


Củng cố
Câu 5: Tại sao khi đổ nước sôi vào cốc thủy
tinh thì cốc thủy tinh hay bị nứt vỡ, còn
cốc thạch anh không bị nứt vỡ?
A. Vì cốc thạch anh có thành dày hơn
B. Vì cốc thạch anh có đáy dài hơn
C. Vì thạch anh cứng hơn thủy tinh
D. Vì thạch anh có hệ số nở khối nhỏ hơn

thủy tinh